Зу́бы — органы в ротовой полости человека, служащие для первичной механической обработки пищи.
Зубы состоят преимущественно из дентина с пульпой, коронка снаружи покрыта эмалью; а корень покрыт цементом, состоящим из специальных тканей. Зуб имеет собственный нервный аппарат, кровеносные и лимфатические сосуды. Каждый зуб имеет характерную форму и строение и занимает определённое положение в зубном ряду.
В норме у человека имеется от 28 до 32 зубов. Различают молочные (временные) и постоянные зубы.
Во временном прикусе (молочные зубы) присутствует 8 резцов, 4 клыка и 8 моляров — всего 20 зубов. У детей они начинают прорезаться в возрасте от 3 месяцев. В период от 6 до 13 лет молочные зубы постепенно заменяются постоянными, в этот период прикус является сменным.
Постоянный прикус состоит из 8 резцов, 4 клыков, 8 премоляров и 8—12 моляров. В редких случаях наблюдаются дополнительные, сверхкомплектные зубы (как молочные, так и постоянные)Bodin I, Julin P, Thomsson M (1978) Hyperdontia. I. Frequency and distribution of supernumerary teeth among 21,609 patients. Dentomaxillofac Radiol 7:15-17.. Отсутствие третьих моляров, называемых «зубами мудрости» является нормой, а сами третьи моляры увеличивающимся числом учёных уже считаются рудиментом, но это на данный момент спорный вопрос.
Строение зуба Зуб расположен в альвеолярном отростке верхней челюсти или в альвеолярной части нижней, состоит из ряда твёрдых тканей (такие, как зубная эмаль, дентин, зубной цемент) и мягких тканей (пульпа зуба).
Анатомически различают коронку зуба (выступающую над десной часть зуба), корень зуба (часть зуба, расположенная глубоко в альвеоле, покрытая десной) и шейку зуба — различают клиническую и анатомическую шейки: клиническая соответствует краю десны, а анатомическая является местом перехода эмали в цемент, что означает, что анатомическая шейка является фактическим местом перехода коронки в корень. Примечательно, что клиническая шейка с возрастом смещается в сторону верхушки корня (апекса) (так как с возрастом происходит атрофия десны), а анатомическая — в противоположную (так как с возрастом эмаль истончается, а в области шейки может полностью истираться в силу того, что в области шейки её толщина гораздо меньше). Внутри зуба располагается полость, которая состоит из так называемых пульповой камеры и корневого канала зуба.
Через специальное (апикальное) отверстие, расположенное в верхушке корня, в зуб идут артерии, которые доставляют все необходимые вещества, вены, лимфатические сосуды, обеспечивающие отток лишней жидкости и участвующие в механизмах местной защиты, а также нервы, осуществляющие иннервацию зуба.
Корни зубов, которые погружены в альвеолярные лунки верхней и нижней челюстей, укрыты периодонтом, который являет собой специализированную фиброзную соединительную ткань, которая удерживает зубы в альвеолах. Основу периодонту составляют периодонтальные связки (лигаменты), которые связывают цемент с костным матриксом альвеолы. С биохимической точки зрения, основу периодонтальных лигаментов составляет коллаген типа I с некоторым количеством коллагена типа III. В отличие от других связок тела человека, связочный аппарат, которые формирует периодонт, сильно васкуляризованный. Толщина периодонтальных связок, которая у взрослого человека составляет примерно 0,2 мм, уменьшается в пожилом и старческом возрасте.
Общие функции зубов Механическая обработка пищи Удержание пищи Участие в образовании звуков речи
Биохимический состав тканей зуба Зуб построен из трёх слоёв кальцификованных тканей: эмали, дентина и цемента. Полость зуба заполнена пульпой. Пульпа окружена дентином — основной кальцификованной тканью. На выступающей части зуба дентин покрыт эмалью. Погружённые в челюсть корни зубов покрыты цементом.
Составные части зуба отличаются по функциональным назначениям и, соответственно, биохимическим составом, а также особенностями обмена веществ. Основными компонентами тканей является вода, органические соединения, неорганические соединения и минеральные компоненты.
+ Биохимический состав тканей зуба человека (% влажной массы тканного компонента)Составные зубаЭмальДентинПульпаЦементВода2,313,230—4036Органические соединения1,717,54021Неорганические соединения966920—3042
+ Биохимический состав тканей зуба человека (% сухой массы тканного компонента)Ca36,135,335,530Mg0,51,20,90,8Na0,20,21,10,2K0,30,10,10,1P17,317,117,025,0F0,030,020,020,01
Органические компоненты зуба Органические компоненты зуба — это белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, витамины, ферменты, гормоны, органические кислоты.
Основу органических соединений зуба, безусловно, составляют белки, которые разделяют на растворимые и нерастворимые.
Растворимые белки тканей зуба: альбумины, глобулины, гликопротеины, протеогликаны, ферменты, фосфопротеины. Растворимые (неколлагеновые) белки характеризуются высокой метаболической активностью, выполняют ферментную (каталитическую), защитную, транспортную и ряд других функций. Самое высокое содержание альбуминов и глобулинов — в пульпе. Пульпа богата ферментами гликолиза, цикла трикарбоновых кислот, дыхательной цепи, пентозофосфатного пути расщепления углеводов, биосинтеза белка и нуклеиновых кислот.
К растворимым белкам-ферментам относятся два важных фермента пульпы — щелочная и кислая фосфатазы, которые принимают непосредственно участие в минеральном обмене тканей зуба.
Щелочная фосфатаза катализирует перенесение остатков фосфатной кислоты (фосфатанионов) с фосфорных эфиров глюкозы на органический матрикс. То есть, фермент принимает участие в формировании ядер кристаллизации и тем самым способствует минерализации тканей зуба.
Кислая фосфатаза имеет противоположный, деминерализующий эффект. Она принадлежит к лизосомальным кислым гидролазам, которые усиливают растворение (всасывание) как минеральных, так и органических структур тканей зуба. Частичная резорбция тканей зуба является нормальным физиологическим процессом, но особенно она возрастает при патологических процессах.
Важную группу растворимых белков составляют гликопротеины. Гликопротеины являются белково-углеводными комплексами, которые содержат от 3—5 до нескольких сотен моносахаридных остатков и могут формировать от 1 до 10—15 олигосахаридных цепей. Обычно содержание углеводных компонентов в молекуле гликопротеинов редко превышает 30 % массы всей молекулы. В состав гликопротеинов тканей зуба входят: глюкоза, галактоза, манноза, фруктоза, N-ацетилглюкозами, N-ацетилнейраминовые (сиаловые) кислоты, которые не имеют регулярного поворота дисахаридных единиц. Сиаловые кислоты являются специфическим компонентом группы гликопротеинов — сиалопротеинов, содержание которых особенно высоко в дентине.
Одним из важнейших гликопротеинов зуба, как и костной ткани, является фибронектин. Фибронектин синтезируется клетками и секретируется в межклеточное пространство. Он имеет свойства «липкого» белка. Связываясь с углеводными группами сиалогликолипидов на поверхности плазматических мембран, он обеспечивает взаимодействие клеток между собой и компонентами межклеточного матрикса. Взаимодействуя с коллагеновыми фибрилами, фибронектин обеспечивает формирование перицеллюлярного матрикса. Для каждого соединения, с которым он связывается, фибронектин имеет свой, специфический так называемый центр связывания.
Содержание растворимых белков в тканях зуба меньше в сравнении с содержанием нерастворимых белков. Однако ткани зуба исключительно чувствительны к уменьшению содержания именно растворимых белков. В частности, при кариесе в первую очередь нарушается обмен неколлагеновых белков.
Нерастворимые белки тканей зуба представлены зачастую двумя белками — это коллаген и специфический структурный белок эмали, который не растворяется в водных растворах ЭДТА (этилендиаминтетрауксусной) и соляной кислот. Благодаря высокой стойкости этот белок эмали выполняет роль скелета всей молекулярной архитектуры эмали, формируя каркас — «коронку» на поверхности зуба.
Коллаген: особенности строения, роль в минерализации зуба. Коллаген является основным фибриллярным белком соединительной ткани и главным нерастворимым белком в тканях зуба. Как указано выше, его содержание составляет около трети всех белков организма. Больше всего коллагена в сухожилиях, связках, коже и тканях зуба.
Особенная роль коллагена в функционировании зубо-челюстной системы человека связана с тем, что зубы в лунках альвеолярных отростков фиксируются периодонтальными связками, которые сформированы именно коллагеновыми волокнами. При скорбуте (цинге), которая возникает из-за недостаточности в рационе питания витамина С (L-аскорбиновой кислоты), возникают нарушения биосинтеза и структуры коллагена, что уменьшает биомеханические свойства периодонтальной связки и других околозубных тканей, и, как следствие, расшатываются и выпадают зубы. К тому же кровеносные сосуды становятся ломкими, возникают множественные точечные кровоизлияния (петехии). Собственно, кровоточивость десен и есть ранним проявлением скорбута, а нарушения в структуре и функциях коллагена являются первопричиной развития патологических процессов соединительной, костной, мышечной и других тканях.
Углеводы органического матрикса зуба В состав органического матрикса зуба входят моносахариды глюкоза, галактоза, фруктоза, манноза, ксилоза и дисахарид сахароза. Функционально важными углеводными компонентами органического матрикса являются гомо- и гетерополисахариды: гликоген, гликозаминогликаны и их комплексы с белками: протеогликаны и гликопротеины.
Гомополисахарид гликоген выполняет три основных функции в тканях зуба. Во-первых, он является основным источником энергии для процессов формирования ядер кристаллизации и локализуется в местах формирования центров кристаллизации. Содержание гликогена в ткани прямо пропорционально интенсивности процессов минерализации, поскольку характерной особенностью тканей зуба является превалирование анаэробных процессов энергоформирования — гликогенолиза и гликолиза. Даже при условии достаточной обеспеченности кислородом, 80 % энергетических потребностей зуба покрывается за счет анаэробного гликолиза, а соответственно и расщеплением гликогена.
Во-вторых, гликоген является источником фосфорных эфиров глюкозы — субстратов щелочной фосфатазы, фермента, который отщепляет ионы фосфорной кислоты (фосфат-ионы) от глюкозомонофосфатов и переносят их на белковой матрице, то есть инициирует формирование неорганической матрицы зуба. Кроме того, гликоген также является источником глюкозы, которая превращается в N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин, глюкоруновую кислоту и другие производные, которые принимают участие в синтезе гетерополисахаридов — активных компонентов и регуляторов минерального обмена в тканях зуба.
Гетерополисахариды органического матрикса зуба представлены гликозаминогликанами: гиалуроновой кислотой и хондроитин-6-сульфатом. Большое количество этих гликозаминогликанов перебывает в связанном с белками состоянии, формируя комплексы разной степени сложности, которые существенно отличаются по составу белка и полисахаридов, то есть гликопротеины (в комплексе значительно больше белкового компонента) и протеогликаны, которые содержат 5—10 % белка и 90—95 % полисахаридов.
Протеогликаны регулируют процессы агрегации (рост и ориентацию) коллагеновых фибрилл, а также стабилизируют структуру коллагеновых волокон. Благодаря высокой гидрофильности протеогликаны отыгрывают роль пластификаторов коллагеновой сетки, повышая её способность к растягиванию и набуханию. Наличие высокого количества кислотных остатков (ионизированных карбоксильных и сульфатных групп) в молекулах гликозаминогликанов обуславливает полианионический характер протеогликанов, высокую способность связывать катионы и тем самым брать участие в формировании ядер (центров) минерализации.